Поиск по сайту:


метановое брожение

Метановое брожение как технологический процесс реализуют, используя водонепроницаемые цилиндрические цистерны (дайджестеры), изготовляемые из кирпича, бетона или стали. Для поддержания постоянных температурных условий их заглубляют в землю и в странах с холодным климатом в необходимых случаях подогревают. Загрузка ферментируемого материала в аппарат производится через боковые отверстия. Над дайджестером устанавливается стальной, из нейлона или других материалов цилиндрический купол, служащий гаэосборни-ком (рис.11.1), в котором обычно есть трубка для отвода биогаза. Купол полностью изолирует дайджестер от атмосферы, так как весь процесс необходимо проводить в строго анаэробных условиях.[ ...]

Метановое брожение сточных вод может происходить в мезофиль-ных условиях, если температура бродящей массы не превышает 35°, или в термофильных условиях, если температура бродящего осадка поддерживается в пределах 45—65°. Каждое из этих условий брожения поддерживается деятельностью соответствующих анаэробных бактерий — мезофильных и термофильных.[ ...]

Метановое брожение навоза как способ сохранения в нем питательных веществ. Метановое брожение навоза и навозной жижи осуществляется в специальных герметических камерах, без доступа воздуха, при нейтральной реакции среды и постоянной температуре не менее 30° С.[ ...]

Метановое брожение известно давно (мерцающие огоньки на кладбищах, выделение болотного газа). Оно происходит при разложении продуктов, содержащих углеводы. Это способ анаэробного дыхания определенных групп бактерий, которые из углеводов органической массы образуют метан (СН4) - 65%, углекислый газ (СОг) - 30% и незначительное количество других газов: сероводород (Н35) - 1%, азот, кислород, водород и закись углерода. При этом выделяется энергия, которая превращается в тепловую и нагревает субстрат.[ ...]

Метановое брожение — частный случай непрямого окисления органических веществ в анаэробных условиях. Конечным акцептором водорода в метановом бро- . жении чаще всего является углекислота, образующаяся при распаде сложных соединений. Брожение называется метановым, так как в результате распада органических веществ одним из основных конечных продуктов является метан.[ ...]

Метановое брожение осадков стачных вод может происходить в мезофильных условиях, когда температура бродящей массы осадка поддерживается в пределах 20— 35°С, или в термофильных условиях при температуре 50— 55°С. Каждому типу процесса брожения соответствует специфическая микрофлора анаэробных организмов — мезофильная или термофильная. Интенсивность сбраживания осадка тем больше, чем выше температура сбраживаемой массы (см. рис. 19). Однако, как следует из графика, для мезофильного процесса максимальная температура сбраживания не должна быть выше 35— 37°С, а для термофильного — выше 57—60°С.[ ...]

При метановом брожении вода играет роль окисляющего агента, причем одна часть молекулы субстрата окисляется, в то время как другая часть молекулы восстанавливается атомами водорода до метана. Схематично сказанное можно представить следующим образом. Молекула воды под влиянием ферментов распадается на водород и кислород. Водород используется микроорганизмами для восстановления СОг до СН4, а 02— на окисление декарбони-зированного радикала в кислоту.[ ...]

Само метановое брожение тесно связано с первой фазой, при нем происходит разложение органических кислот на С02 и СН4 в отношении, равном примерно 1:3.[ ...]

Химизм метанового брожения был выяснен лишь в самые последние годы, когда оказалось технически возможным «метить» атомы и молекулы при помощи различных радиоактивных веществ. При помощи этих методов удалось установить, что все жирные кислоты (за исключением одной уксусной) сперва разлагаются с выделением углекислоты. Затем эта же углекислота восстанавливается до метана при помощи молекулярного водорода. Одновременно с этим происходит окисление водорода до воды.[ ...]

Процесс метанового брожения нейтрализованных стоков производства лимонной кислоты, проводимый после сероводородного брожения, весьма устойчив, обеспечивает высокую эффективность очистки и идет с выделением высококалорийного илового газа.[ ...]

Условия метанового брожения избыточного активного ила и осадков из первичных отстойников складываются одинаково.[ ...]

В основе метанового брожения лежит способность сообществ определенных микроорганизмов в ходе жизнедеятельности сначала в фазе кислого водородного брожения с помощью бактерий гидролизовать сложные органические соединения до более простых, а затем с помощью метанообразующих бактерий превращать их в метан и в угольную кислоту.[ ...]

Гниение (метановое брожение) представляет собой процесс, протекающий без доступа кислорода воздуха, при котором органические вещества под действием различных симбиотических организмов, переходя через большое число промежуточных пР°ДУктов, разлагаются до метана и углекислоты. Последняя стадия разложения происходит под действием метановых бактерий.[ ...]

Процессы метанового брожения осуществляют в метантенках -герметически закрытых резервуарах, оборудованных приспособлениями для ввода обрабатываемого и отвода сброженного осадка. Схема метантенка приведена на рис. 17.7.[ ...]

Механизм образования метана давно интересовал исследователей. Впервые в XVIII в. ученые обратили внимание, что из влажных почв, богатых органическими веществами, выделяется горючий газ — метай. В 1875 г. Л. Попов, исследуя брожение гуммиарабика, установил, что в результате этого процесса образуются двуокись углерода, водород и метан. Метановое брожение кальциевых солей уксусной и масляной кислот наблюдал Гоппе — Зейлер в 1887 г. Это брожение сопровождалось выделением метана и двуокиси углерода. Возбудители его были внесены в среду с коровьим навозом.[ ...]

В термофильных условиях разрушение органических соединений происходит более интенсивно.[ ...]

В процессе метанового брожения навоза потери азота невелики. Однако такие потери не исключены при дальнейшем хранении и применении этого удобрения.[ ...]

В условиях метанового брожения ароматических углеводородов более заметно сказывается влияние нагрузки загрязнений на 1 м3 метантенка. При большей нагрузке (1500—1800 г ХПК на 1 м3 в сутки) распад ароматических углеводородов проходил в 6—7 раз медленнее, чем алканов и нафтенов (см. табл. 4.10). Это связывают со спецификой видового состава физиологической группы микроорганизмов (Bacillus, Bacterium, Mycobacterium, Vibrio, Thiobac-terium) [10, 13]. Окисление ароматических углеводородов происходит в кислую и щелочную фазу брожения с различной интенсивностью, которая зависит от многих факторов, сопутствующих брожению, однако точная оценка этих факторов еще не проведена [14].[ ...]

Торможение метанового брожения связано также с ингибирующим эффектом, который оказывает ряд катионов, находящихся в анаэробном активном иле [27]; содержание катионов в поступающих нефтесодержащих стоках и зрелом осадке приведено в табл. 4.11.[ ...]

Анаэробное брожение используют за рубежом для очистки сточных вод пищевой и целлюлозно-бумажной промышленности; [89, с. 245]. В СССР метановое брожение широко применяется для сбраживания избыточного активного ила.[ ...]

Лучше всего метановое брожение протекает при температуре 32° С, поэтому такой способ может иметь значение в южных районах с мягкой зим.ой, где легче поддерживать нужную температуру.[ ...]

При нагрузке 2200 г ХПК на 1 м3 метантенка соотношение капроновой, валериановой, пропионовой, муравьиной, уксусной и масляной кислот составляло: 0,1 : 0,2 : 0,3 : 0,3 : 0,4:1,2, что соответствует 0,05; 0,1; 0,15; 0,15; 0,2; 0,6 г каждой кислоты на 1 л бродильной жидкости в сутки. При нагрузке 1800 г ХПК на 1 м3 это соотношение равно: 0,1 : 0,3 : 0,5 : 1 : 1 : 3, что отвечает содержанию 0,05; 0,15; 0,25; 0,5; 0,5; 1,5 г каждой кислоты на 1 л бродильной жидкости в сутки.[ ...]

Возбудителями метановою брожения в мстаптепке являются те же группы микробов, которые участвуют в минерализации органического вещества в септиктенке и двухъярусном отстойнике. Только в метантенке эти процессы протекают более напряженно из-за того, что в нем создаются благоприятные условия для развития анаэробной микрофлоры.[ ...]

В указанных условиях метанового брожения изменения в< составе осадка и иловой жидкости характеризовались определенными закономерностями (табл. 8.6).[ ...]

Основными возбудителями метанового брожения являются следующие виды бактерий (палочковидные и кокковые формы): Met-hanobacterium söhngenii, Methanococcus mazei, Methanosarcina met-hanica, сбраживающие соли органических кислот; Methanobacteri-um omelianskii, сбраживающая спирты; Methanococcus vannielii, вызывающая восстановление диоксида углерода водородом. Коферменты НАД и НАДФ ингибируют эти реакции. Процессы образования метана используются микроорганизмами в энергетическом обмене. Метановое брожение идет в нейтральной или слабощелочной среде.[ ...]

К преимуществам щелочного брожения, помимо отсутствия зловонных газов, относятся ускорение брожения по сравнению с кислым брожением и уменьшение объема ила. Извлеченный из септика ил, подвергавшийся щелочному брожению, имеет темную окраску. На воздухе он быстро отдает воду и легко сохнет. При этом он не издает неприятного запаха. Следовательно, кислое брожение является предварительной стадией метанового брожения. Путем заражения вновь поступающего свежего ила зрелым осадком этот процесс может быть значительно ускорен. Именно по этой причине в первой камере многокамерного септика всегда оставляют часть ила. Содержимое септика в этом случае не закисает, что является преимуществом щелочного брожения.[ ...]

Получивший распространение метод метанового брожения осадков требует значительных капитальных затрат и технически сложен в практическом осуществлении. Поэтому целесообразность сбраживания осадков должна решаться с учетом как свойств осадков, так и технико-экономических показателей.[ ...]

Для очистки сточных вод используют метановое брожение. Процесс этот сложен и состоит из многих стадий, в метановом брожении различают две фазы. В первой фазе брожения (кислой) расщепляются сложные органические вещества с образованием органических кислот, а также спиртов, аммиака, ацетона, Н2Б, С02, Н2 и др., в результате чего сточные воды подкисляются до рН=5-6. Затем под действием метановых бактерий (щелочная фаза) кислоты разрушаются с образованием СН4 и С02. Считается, что скорости превращения в обеих фазах одинаковы. В среднем степень распада органических соединений составляет 40 %.[ ...]

Для очистки сточных вод используют метановое брожение. Этот процесс очень сложный и многостадийный. Механизм его окончательно не установлен. Считают, что процесс метанового брожения состоит из двух фаз: кислой и щелочной (или метановой). В кислой фазе из сложных органических веществ образуются низшие жирные кислоты, спирты, аминокислоты, аммиак, глицерин, ацетон, сероводород, диоксид углерода и водород. Из этих промежуточных продуктов в щелочной фазе образуются метан и диоксид углерода. Предполагается, что скорости превращений веществ в кислой и щелочной фазах одинаковы.[ ...]

Между тем, как указано выше, процессы брожения часто тормозятся благодаря наличию в осадках токсических элементов, что приводит к резкому уменьшению газовыделения и удорожанию процесса сбраживания. Метод метанового брожения осадков очень чувствителен к перегрузкам. В связи с тем, что влажность осадков при сбраживании увеличивается до 97%, объемы их, несмотря на некоторое снижение твердой фазы, практически не снижаются, а водоотдача в связи с увеличением мелкодисперсных и коллоидных частиц существенно ухудшается.[ ...]

Биохимические процессы при анаэробном брожении протекают в две фазы — с образованием продуктов и кислой и щелочной природы. При кислом брожении загрязнения разлагаются до жирных кислот, которые в свою очередь расщепляются до водорода, углекислого газа, аммиака и др. При щелочном брожении процессы распада органических веществ происходят значительно интенсивнее, чем при кислом. Образовавшиеся жирные кислоты, распадаясь, образуют газы (углекислый газ, водород, метан). Количество образовавшегося метана столь велико, что щелочную фазу анаэробного распада органического вещества часто называют «метановым брожением».[ ...]

Принцип этого метода состоит в том, что метановое брожение происходит в двух или нескольких отдельных резервуарах (в зависимости от состава сточных вод). В первом резервуаре создаются условия, благоприятные для гидролиза высокомолекулярных органических соединений и образования летучих органических кислот, и таким образом существен-но сокращается продолжительность образования летучих кислот. Во втором резервуаре со специфическим составом активных форм метановых бактерий происходит обработка сточных вод, в которых уже прошла первая фаза брожения, т. е. образовались летучие кислоты и pH стало равным 7,2. В результате здесь сохраняются оптимальные условия и для второго типа микробиального сообщества и весь процесс благодаря этому значительно ускоряется.[ ...]

Лабораторные опыты показали, что процесс метанового брожения идет наиболее быстро и в нужном направлении при введении в стоки соответствующих микроорганизмов (лучше всего с перегнивающим илом городских хозяйственно-фекальных вод). Необходимым условием для такой очистки является нейтральная реакция стоков. В связи с этим сточные воды перед поступлением в первый метантенк нейтрализовали известью.[ ...]

Расчет показывает, что величины показателей процесса метанового брожения в основном близки к тем, которые принимают для осадков сточных вод. Исключением является нагрузка на объем метантенков, принимаемая равной 6,5 кг, беззольного вещества на 1 м сооружения в сутки.[ ...]

Органическую часть осадка общего стока используют для метанового брожения при условии добавки к нему питательных веществ. При устранении токсического влияния осадка непрерывное сбраживание возможно, если в течение суток подается не более 1,5—2,0% основного количества осадка.[ ...]

На некоторых установках в периоды нарушения нормального метанового брожения вверх всплывает весь ил, отчего верхний объем септической части иногда называют «отделением пены». В результате вспенивания нарушается правильная деятельность двухъярусных бассейнов иногда на продолжительное время. В целях недопущения этих осложнений, необходимо перемешивать ил для облегчения отделения скопляющегося в нем газа, делающего ил легким и способным к всплыванию. Перемешивание достигается путем /подачи воды под напором в нижнюю, загнивательную часть. Кроме того, желательно, чтобы свободная поверхность для всплывающего ила составляла не менее 20% от всей поверхности двухъярусного бассейна.[ ...]

Общим в этих уравнениях является то, что как при водородном, так и при метановом брожении выделяются углекислота и две жирные кислоты —■ уксусная и масляная. Но при одном брожении получается водород, а при другом — метан. Что касается количественной стороны, то при водородном брожении целлюлоза только на одну треть переходит в газ, тогда как при метановом брожении уже больше половины всей клетчатки превращается в газообразные продукты.[ ...]

Низшие организмы. Фенилгидразин при концентрации 108 мг/л задерживает метановое брожение ацетата кальция; при концентрации 1080 мг /л процессы разложения почти полностью прекращаются 1127].[ ...]

Одним из методов обработки осадков, выделенных из сточных вод, является метановое брожение. Как уже указывалось, брожением называется процесс ферментативного преобразования сложных органических веществ на простые. Наименование брожению дается по тому веществу, которым заканчивается данный процесс. При анаэробной минерализации осадков сточных вод конечным продуктом является метан, поэтому и называют этот процесс метановым брожением.[ ...]

Термофильные бактерии издавна применяются для очистки сточных вод. Интерес к метановому брожению резко возрос, когда была обнаружена способность бактерий продуцировать витамин В12. В. Н. Букин показал возможность получения этого ценного витамина при сбраживании термофильными метановыми бактериями ацетоно-бутиловой барды. Одновременно может быть собран выделяющийся при этом метан (10—20 м3 на 1 м3 сброженной жидкости).[ ...]

Разложение ила происходит не всегда в нормальных условиях; практика показала, что брожение может быть двух видов: нормальное щелочное брожение и ненормальное — кислое. Типичным для двухъярусных бассейнов является нормальное щелочное или метановое брожение. Для осадка, подвергшегося распаду по этому типу, характерен его внешний вид: он черного или темносерого цвета и состоит из хлопьев, похожих по внешнему виду на зерна; обладает своеобразным запахом, напоминающим запах резины, расплавленного сургуча, асфальта. Находящаяся в нем жидкость, легко отделяющаяся при фильтрации через бумажный фильтр, прозрачная и обладает нейтральной или слабощелочной реакцией. Выделяющийся при распаде осадка газ в большинстве случаев не содержит сероводорода. Весь осадок пропитан пузырьками газа, легко отдает воду и заключающийся в нем газ, легко сушится на дренированных сушильных площадках. Для кислого брожения характерен осадок желтого, редко — серого цвета с крайне неприятным запахом. Трудно отделяющаяся от осадка жидкость обладает (как и самый осадок) кислой реакцией, мутна, часто совершенно непрозрачна. Осадок плохо сохнет на дренированных площадках и с трудом отдает заключающийся в нем газ. Разложение осадка протекает при кислом брожении очень медленно; осадок обладает меньшим удельным весом, благодаря чему легко всплывает и часто держится в виде плавающего слоя внутри двухъярусного бассейна.[ ...]

Простым и экономичным способом обработки сточных вод является использование окислительных прудов, особенно в районах с хорошей инсоляцией [15]. Метод основан на анаэробном метановом брожении и окислительной бактериальной минерализации органических веществ сточных вод, которые переходят в вещество водорослей, дающих кислород для процесса минерализации. Общее изменение БПК сточных вод может быть относительно небольшим, если большая часть органики стоков трансформируется в органическое вещество клеток водорслей и бактерий [16].[ ...]

Следует отметить обширные исследовательские работы Ф. Майнка и Г. Томашка [32] по анаэробному распаду осадка, происходящему ,п:ри смешении кислых и щелочных промышленных стоков. Опыты по метановому брожению смеси осадка промышленных сточных и хозяйственно-фекальных вод производились в лабораторных условиях на периодически и непрерывно действующих аппаратах. Исследования показали, что образующийся из промышленных стоков осадок без предварительной обработки непригоден для метанового брожения из-за высокой кислотности и содержащихся в нем цинка и коллоидной сары. Свободная сера в коллоидальном состоянии при концентрации менее 1 % не действует токсически. Сульфат цинка до 0,3% не оказывает влияния на возникновение газов. Содержание цинка более 1% оказывалось токсичным, и при концентрации 1,7% цинка брожение прекращалось. При переводе цинка в гидроокись цинка он становился нетоксичным. Нерастворимый сульфит цинка с концентрацией до 8,1% оказался мало токсичным или совсем не токсичным.[ ...]

Можно также определить следы зловонных газов, например сероводорода. Это свидетельствует о том, что процесс разложения вступил в новую фазу, которую, пользуясь химической терминологией, называют «щелочным брожением». Исследование содержимого септика с помощью химического анализа позволяет установить, что количество органических кислот в нем значительно уменьшилось. Содержимое септика имеет теперь щелочную реакцию, которая и определяет название процесса. Эта фаза процесса называется также «метановым брожением», поскольку большую часть образующихся газообразных продуктов распада составляет метан.[ ...]

Для того чтобы можно было надежно очищать концентрированные сточные воды, содержащие углеводы в количестве 10 г/л и выше, в ЧССР на основании изучения последовательности микробиальных процессов разработан новый метод метанового брожения в двух и более физиологических ступенях, в которых для бактерий отдельных фаз, в особенности для бактерий метановых, сохраняют оптимальные условия.[ ...]

Опыт эксплуатации станций очистки сточных вод свидетельствует о неблагоприятном влиянии ПАВ на работу очистных сооружений (увеличивается вынос взвешенных веществ, образуется пена, снижается концентрация активного ила, подавляются процессы нитрификации, ухудшаются условия метанового брожения и др.)- ПАВ различной природы имеют высокую ХПК и очень низкий биохимический показатель 0,001—0,04.[ ...]

Значительно шире распространено на нефтехимических и нефтеперерабатывающих заводах сбраживание осадков из первичных отстойников и активных илов, содержащих до 20% нефтепродуктов (сад. табл. 4.11), для получения метана (газа) и витамина В12. Для этой цели используются метантенки, которые являются обязательным компонентом станции биологической очистки [24]. Однако высокая влажность осадков (98%) отрицательно влияет на интенсивность метанового брожения и образования газа [25 ]. Это связано с тем, что многие популяции метанообразующих бактерий адаптируются к влажности осадков 65—75%. Бактерии, адаптированные к более высокой влажности осадков, отличаются малой интенсивностью газогенерации [27 ].[ ...]

Низшие организмы. По данным Бокорни (Bokorny) [8] хромовокислый калий оказывает на водоросли сильное и очень быстрое действие. При концентрациях 0,1—0,001% он не дает взойти дрожжам, в то время как некоторые бактерии при концентрации 0,0005% произрастают очень плохо, при концентрации в 0,0001 % несколько лучше. Предельно вредная концентрация хромовокислого калия для бактерий составляет, по данным Фреда (Fred) [34], 2 мг/л. Монк (Monk) [35], учитывая практические условия, исследовал действие сточных вод предприятия по хромированию на Bacterium aerogenes, которые рассматриваются, как представители бактерий, участвующих в биологической очистке сточных вод. При всех исследованных концентрациях (10— ЬООмг/л Сг03) через 4 ч погибли все организмы. Низший предел вредности не был установлен. По данным Соуфгейта (Southgate) [36 J. эффект очистки биологических установок снижается при концентрации 1 мг/л, если концентрация хромовой соли превышает 0,9 мг/л, то процесс нитрификации прекращается 137]. При опытах с культурами Escherichia coli, Bacterium paracoli и Bacterium aerogenes двухромовокислый калий и хромовая кислота оказались токсичными по отношению к Bacterium aerogenes-, концентрация хромовокислого калия 0,001 мг/л имела, напротив, стимулирующее действие и была токсична лишь при 0,01 мг/л. Bacterium paracoli и Escherichia coli оказались более устойчивыми к хромовокислым солям [105]. По данным Брингмана (Bringmann) [139], предельно вредная концентрация хромовокислых солей для бактерий Escherichia coli, а также для водорослей Scenedesmus составляет 0,7 мг /л Сг. На разложение уксусной кислоты бактериями метанового брожения добавка соли до 1,5 мг/л не оказывает влияния. Хромовокислые соли действуют окисляюще на соединения с одновалентными группами, которые играют важную роль в обмене веществ анаэробных организмов.[ ...]